國網(wǎng)冀北電力有限公司國網(wǎng)灤南縣供電公司 張亞麗

線損是低壓臺區(qū)較為常見也是對電網(wǎng)運(yùn)行安全影響較大的問題，結(jié)合以往低壓臺區(qū)存在的線損情況，發(fā)現(xiàn)由于線損導(dǎo)致的電量損失占據(jù)供電企業(yè)總電量損失的一半以上。在當(dāng)前市場對電能需求供應(yīng)逐漸提高的情況下，變電站建設(shè)數(shù)量不斷提高，需要加強(qiáng)對于線損情況的關(guān)注，及時(shí)合理地降損技術(shù)措施，才能夠在保障電網(wǎng)運(yùn)行安全的同時(shí)，提升電網(wǎng)運(yùn)行和變電站建設(shè)的收益情況。

1 線損計(jì)算理論與電網(wǎng)線損的理論計(jì)算

1.1 線損計(jì)算理論

線損主要是指電能傳輸過程中產(chǎn)生的電能消耗和損失情況，對線損大小進(jìn)行計(jì)算，需要采集電網(wǎng)運(yùn)行中的輸變電、配電設(shè)備參數(shù)，以及實(shí)測的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，基于相應(yīng)的計(jì)算公式來進(jìn)行計(jì)算：

通常情況下，對于某一地區(qū)電網(wǎng)理論線損電力的計(jì)算，應(yīng)包括0.4kV 及以下低壓網(wǎng)的電能損耗、10kV 配電網(wǎng)的電能損耗、35kV 及以上電力網(wǎng)的電能損耗，以及其他元器件損耗四個部分，為四個部分線損電量的總和。

1.2 35kV 及以上電力網(wǎng)線線損理論計(jì)算

在電網(wǎng)運(yùn)行中，35kV 及以上的電力網(wǎng)線較為常見，通常包括架空線路、電纜線路、雙繞組變壓器，以及三繞組變壓器四個部分。對于這一部分電網(wǎng)線損的計(jì)算，主要應(yīng)用均方根電流法來實(shí)現(xiàn)[1]。

具體而言，在實(shí)際計(jì)算中，首先需要對架空線路的電能損耗進(jìn)行計(jì)算。在設(shè)定R為電力網(wǎng)元件電阻，Iif為運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的均方根電流，T為線路運(yùn)行時(shí)間之后，可以基于以下公式來對電能損耗情況進(jìn)行計(jì)算：

考慮到實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行中，周圍空氣溫度及負(fù)荷電流變化都會導(dǎo)致電阻變化，在計(jì)算中應(yīng)修正電阻后再進(jìn)行線損情況的計(jì)算。

對于雙繞組及三繞組變壓器損耗情況的計(jì)算，則應(yīng)基于以下公式：

在式（3）中，P0代表變壓器空載損耗功率，T代表變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)，Uf代表變壓器的分接頭電壓，Uave代表平均電壓。

1.3 10kV 配電網(wǎng)線損理論計(jì)算

10kV 配電網(wǎng)是電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分，對于10kV 配電網(wǎng)的線損理論計(jì)算，應(yīng)注重考慮配電網(wǎng)本身具有的支線多、電氣元件多等特點(diǎn)，應(yīng)用基于配變?nèi)萘康牡戎惦娮璺ㄟM(jìn)行計(jì)算。

具體而言，對于配電網(wǎng)線損的計(jì)算，應(yīng)基于圖1中的原理，將RLdz配線等值電阻及RTdz配變等值電阻值相加，讓配電網(wǎng)的總均方根電流流過等值電阻所產(chǎn)生的損耗與相加的和相等。在這一情況下，可以基于以下公式，計(jì)算得到整個10kV 配電網(wǎng)的電能損耗：

圖1 10kV 配電網(wǎng)等值電阻原理

在式（4）中，P0i為第i臺配變的空損，m為全網(wǎng)配變樹木；Iif為10kV 配電網(wǎng)首端總均方根電流，T為10kV 配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間。

2 低壓臺區(qū)線損計(jì)算

2.1 低壓臺區(qū)線損情況

對低壓臺區(qū)而言，臺區(qū)配網(wǎng)主干線的線徑及長度會對線損理論計(jì)算情況產(chǎn)生直接的影響。而考慮到實(shí)際的低壓臺區(qū)現(xiàn)場線路大多較為復(fù)雜，出線的線路長度所占比例未必是所有出線線徑中最大的，對于線損情況的判斷分析，應(yīng)由相關(guān)人員結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行線損理論計(jì)算時(shí)，應(yīng)收集低壓臺區(qū)的首末端電壓情況，在考慮電壓本身波動性特點(diǎn)的前提下，保證反應(yīng)臺區(qū)理論計(jì)算的真實(shí)性[2]。

為便于對低壓臺區(qū)線損情況進(jìn)行計(jì)算分析，本文在研究中選擇某低壓臺區(qū)為主要研究對象。某低壓臺區(qū)由35kV 變電站和10kV 變電站供電，以住宅用電為主，用電戶共154戶，電度表172只。其中，三相四線用電主要由三個單相電能表組成。該臺區(qū)的配電容量為160kVA，供電半徑為1.2km，有功電量為43.3254MWh，無功電量為5.0633MVarh，首端電流為0.185kA，首端電壓為0.396kV，末端電壓為0.36V。

表1 低壓臺區(qū)電網(wǎng)損失數(shù)據(jù)

2.2 低壓臺區(qū)線損計(jì)算

受到低壓臺區(qū)供電方式、負(fù)荷情況，以及低壓沿線負(fù)荷分布缺少規(guī)律等因素的影響，對低壓臺區(qū)的線損計(jì)算存在一定難度。為提高低壓臺區(qū)線損計(jì)算的精度效果，主要選擇應(yīng)用電壓損失法來進(jìn)行計(jì)算[3]。

電壓損失法強(qiáng)調(diào)在負(fù)荷高峰器件，通過測量電網(wǎng)送端電壓及末端電壓的方式，基于首端平均功率因素，可以計(jì)算得到臺區(qū)的電壓損耗值：

在式（5）中，U1代表低壓臺網(wǎng)從公用配電變壓器出口的線電壓；U2代表與送端電氣距離最遠(yuǎn)處的線電壓。

在此基礎(chǔ)上，還需要由0.4kV 低壓網(wǎng)主要導(dǎo)線大小決定的系數(shù)來對配網(wǎng)線損率進(jìn)行計(jì)算：

其中，KP代表導(dǎo)線系數(shù)；ψ代表功率因數(shù)角，代表導(dǎo)線電抗與電阻之比。

基于低壓臺區(qū)的理論計(jì)算要求，將低壓臺區(qū)的以上數(shù)據(jù)代入公式中，可以計(jì)算得到表1的電網(wǎng)線損情況。

在對該臺區(qū)的線損情況進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，在臺區(qū)所在城市總體配網(wǎng)線損為8896.99MWh 的情況下，發(fā)現(xiàn)低壓臺區(qū)網(wǎng)線損電量為2963.79MWh，占總損電量的比重為33.31%。在此基礎(chǔ)上，基于電壓等級的不同，從分壓設(shè)備損耗電量的角度，進(jìn)一步對低壓臺區(qū)線損的情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)低壓臺區(qū)分壓設(shè)備的線路損耗電量為2713.9MWh，線路損耗占比為91.6%，表計(jì)損耗電量為249.883MWh，表計(jì)損耗占比為8.4%。

3 低壓臺區(qū)降損技術(shù)措施分析

3.1 應(yīng)用降損技術(shù)

結(jié)合低壓臺區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)臺區(qū)多數(shù)變壓器雖然處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)，但由于配網(wǎng)線路造成的損失較大，導(dǎo)致線路降損潛力也比較大?；诖耍枰ㄟ^加強(qiáng)設(shè)備管理及促進(jìn)電網(wǎng)升級改造的方式，減少電網(wǎng)運(yùn)行中的損耗。

具體而言，在實(shí)際計(jì)算中，一是應(yīng)注重對殘舊線路進(jìn)行改造。在分析殘舊線路之后，選擇合適配電線路的導(dǎo)線界面及路徑，通過改造，讓公用配變位置能夠逐漸趨向負(fù)荷中心，以縮短供電半徑的方式來達(dá)到降低線路損耗的目的。同時(shí)，也可以通過更換節(jié)能型變壓器的方式，達(dá)到降低配變損耗的目的[4]。

二是從電網(wǎng)運(yùn)行管理的角度來看，要達(dá)到降低線損的目的，還可以通過調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式和檢修計(jì)劃來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，主要是指可以通過分區(qū)和就地平衡的方式，及時(shí)基于電網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題來采取相應(yīng)的解決措施，在對電網(wǎng)進(jìn)行改造的過程中，盡可能避免出現(xiàn)多電壓等級變換的情況，影響電能輸送的效果。優(yōu)化檢修計(jì)劃，主要是指基于電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，提前制定好電網(wǎng)調(diào)整的相關(guān)方案，提升供電的安全可靠性。

三是基于技術(shù)降損的原理，應(yīng)在日常的配電管理和維護(hù)中不定期開展負(fù)荷測試，通過合理調(diào)配三相負(fù)荷的方式，對低壓線路的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。在臺區(qū)應(yīng)通過加裝低壓補(bǔ)償電容器的方式，通過提高功率因素來達(dá)到改善電壓質(zhì)量的目的。

在電網(wǎng)功率因素較低的情況下，證實(shí)電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的無效電流偏大，容易導(dǎo)致線路電流受到影響而增大，增加電流損失?；诖耍夹g(shù)設(shè)備部門可以在結(jié)合地區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，深入研究各級電網(wǎng)的功率因數(shù)，通過綜合論證分析來確定各級電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)水平。

3.2 加強(qiáng)線損管理

加強(qiáng)線損管理則應(yīng)更多從配網(wǎng)管理的角度考慮。第一，應(yīng)做好計(jì)量管理，以保障計(jì)量準(zhǔn)確性為主要目標(biāo)，基于供電方案和計(jì)劃中對于計(jì)量點(diǎn)及計(jì)量方式的確定標(biāo)準(zhǔn)和要求，做好業(yè)擴(kuò)計(jì)量方案的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，要求相關(guān)人員能夠嚴(yán)格遵循相應(yīng)的要求，確保低壓計(jì)量裝置安裝的準(zhǔn)確性，并做好首檢和驗(yàn)收的工作。第二，加強(qiáng)線損管理，應(yīng)注重提升線損管理的自動化水平。加快負(fù)控終端和配變終端的全覆蓋建設(shè)，提升電量自動抄表率，加快低壓集抄建設(shè)，基于全無線方案的要求，可以通過470～510MHz 無線電波構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的方式，實(shí)現(xiàn)集中器與電能表之間微功率無線通信（如圖2所示）。

圖2 全無線方案

基于這一前提，如果低壓臺區(qū)的線損自動化覆蓋率能夠達(dá)到100%，則可以直接應(yīng)用計(jì)量自動化系統(tǒng)來對臺區(qū)線損情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)供電現(xiàn)場存在的違章用電、計(jì)量裝置異常等情況，從而減少配網(wǎng)電量損失。

3.3 降損技術(shù)措施的應(yīng)用結(jié)果

結(jié)合某低壓臺區(qū)的實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)線損較高，主要受到以下幾個方面的影響：臺區(qū)供電線徑為BLV-120mm 線、BLV-70mm 線、BLV-25mm 線，巷線主要線徑為BLV-16mm、BLV-10mm 線；臺區(qū)供電范圍較廣，從變壓器出現(xiàn)到用戶端共架設(shè)有20根低壓電桿，且線路末端有一普通工業(yè)用戶，在臺區(qū)總用電量中占據(jù)著較大的比例；該臺區(qū)B 相存在聚相現(xiàn)象，在用電高峰時(shí)段，臺區(qū)末端供電電壓較低，容易影響臺區(qū)供電質(zhì)量。結(jié)合該區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，還發(fā)現(xiàn)由于配網(wǎng)用電時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷較大，該配網(wǎng)的變壓器存在重載運(yùn)行的情況，也會加大配網(wǎng)線損。

基于此，該臺區(qū)將主配網(wǎng)線路改造為BLV-240mm 鋁芯線，巷線改造為BLV-120mm 鋁芯線，在更換應(yīng)用時(shí)間較長的電能表的同時(shí)，建設(shè)低壓集抄，能夠有效提高實(shí)際計(jì)量的精確度。在臺區(qū)末端，通過加裝無功補(bǔ)償?shù)姆绞教岣唠妷嘿|(zhì)量，同時(shí)將變壓器容量改造增加到315kV。在對配網(wǎng)進(jìn)行管理的過程中，該臺區(qū)一方面注重通過減少迂回供電的方式來降低損耗，另一方面也注重加強(qiáng)對于配變的運(yùn)行管理?？紤]到臺區(qū)現(xiàn)場配電線路數(shù)量較多，對線路進(jìn)行更改具有一定的難度，該區(qū)選擇在規(guī)劃城市的過程中，通過預(yù)留供電走廊的方式來達(dá)到改造問題線路的目的，從而降低損耗。結(jié)合改造后的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該低壓臺區(qū)的線損率下降到2.5%，每月降低損耗值為4.153MWh。

綜上所述，在低壓臺區(qū)應(yīng)用降損技術(shù)，應(yīng)建立在明確線損計(jì)算理論的前提下，結(jié)合臺區(qū)電網(wǎng)線損的實(shí)際情況，采取合適的方法措施。以減少臺區(qū)電量損失為主要目的，可以從應(yīng)用降損技術(shù)及加強(qiáng)降損管理措施，減少由于線損問題對供電量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本產(chǎn)生的影響。